新能源汽車關鍵零部件解析(中)

◆文/江蘇 吳書龍

(接2020年第11期)

4.高壓維修開關

維修技師在準備檢修高壓系統之前，必須先讓高壓系統無法上電，主要通過拔出高壓維修開關來進行標準斷電。高壓維修開關通常設計為人工操作的安全開關，如圖6所示。在維修或更換高壓組件時，要保證通過人工操作維修開關能夠在緊急情況下將電池電壓斷開。

必須通過標準斷電流程將高電壓系統切斷為無電壓狀態，即先關閉點火開關(至少等待5s)，拔出高壓維修開關，再打開點火開關，通過組合儀表確認無高壓上電，這樣可使互鎖電路斷開。在維修時不建議通過萬用表測量維修開關插座導電極或用診斷儀確認有無高壓上電，而是由高壓管理系統進行監測并通過CAN信號向組合儀表發送監測結果。只有組合儀表從所有高壓管理系統處同時接收到無高壓上電信號時，才會顯示無高壓上電信號信息。寶馬新能源汽車高壓斷電確認顯示為帶斜線的紅色閃電符號，如圖7所示。一般情況下新能源汽車還會在組合儀表上出現“動力系統故障”文字提醒。未確認顯示無高壓上電信號信息時，不允許對高電壓系統進行相關檢修。

圖7 高壓斷電確認顯示

5.動力電池組

動力電池是新能源汽車的核心部件之一，相當于內燃機驅動車輛的燃油箱，是電動驅動裝置的蓄能器。電池必須存儲有足夠的電能容量，且總電勢必須大，以產生足夠的電流(通常為100A或以上)來驅動或支持其他部件驅動整車。市場主流的動力電池為鎳氫電池、鋰離子電池(磷酸鐵鋰和三元鋰)以及未來的燃料電池，現在行業內都以電池的正極材料作為命名的標準。

動力電池組主要由各模組總成、電池信息采集系統、電池控制單元(BMU)、高壓安全盒(B-BOX)等部件組成。動力電池包總成安裝在車體下部，封裝在箱體內，如圖8所示。動力電池箱體的作用是承載并保護動力電池組及其內部的電氣元件，所以具有較高的強度和剛度并且防塵防水。電池箱體的防護等級為IP67。

6.電池管理系統

電池管理系統(BMS)的作用是監視電池的狀態(溫度、電壓、剩余電量)，可以為電池提供通信、安全、單體均衡及管理控制，并提供與應用設備的通信接口。電池管理系統可以進行充放電控制、上下電控制、SOC/SOH(荷電狀態/電池容量)估算、故障診斷處理、熱管理、功率控制、BMU(電池管理單元)管理、均衡管理、電氣傷害管理等，還具有電池狀態的監視以及通過CAN信號與其他管理模塊通訊的功能。電池管理系統主要由電池模組、電池信息采集單元、電池管理單元、熱管理系統、采樣線、高壓繼電器盒和通訊系統等組成，如圖9所示。

圖8 動力電池組

圖9 BMS整體信息及布置圖

電池信息采集器(CSC)的主要功能是采集或監測單體電池或模組的電和熱數據的電子裝置，包括單體電池的均衡等；采集系統將相關信息通過采樣線(含傳感器)上報電池管理器，并根據電池管理器的指令執行單體電壓均衡。電池管理器(BMU)是電池管理系統核心部件，主要進行控制、管理、檢測或計算電池系統的電和熱相關參數，并提供電池系統和其他車輛控制器通訊的電子裝置。主要實現充放電控制、上下電控制、SOC/SOH估算、故障診斷處理、熱管理、功率控制、BMU管理、均衡管理、電氣傷害管理等。

7.高壓安全盒

當高壓系統出現故障時，高壓安全盒及時斷開高壓電池的輸出，保護高壓電路和組件。高壓安全盒安裝在動力電池總成的正負極輸出端，由高壓正極接觸器、高壓負極接觸器、預充接觸器、電流傳感器和預充電阻等組成，如圖10所示。

圖10 高壓安全盒

其中兩個接觸器被并聯安裝在動力電池組與電機控制器之間電路的正極一側或負極一側。一個是預充接觸器，另外一個是高壓主接觸器，如圖11所示。當車輛上電時，為保護高壓回路，預充接觸器通過接觸電阻(限流)先閉合，將動力電池組連接到電機控制器上，同時動力電池組對電機控制器電容進行充電，形成反灌電壓。當高壓管理系統的某個功能自檢沒有通過，預充接觸器會立刻斷開，并產生一個故障碼。如果所有的系統自檢都能通過，同時電容充滿電(反灌電壓≤50V)，此時高壓主接觸器閉合，預充接觸器斷開，開始全電流上電。若是車輛被斷電，或者車輛高壓驅動系統發出急停指令，高壓主接觸器會立刻或延時幾秒后斷開，強制將動力電池組與高壓回路電路切開。

圖11 接觸器控制電路示意圖

(未完待續)